(57)【要約】【課題】削り屑が発生せず、所望の形状の樹脂成形物を容易に成形できる樹脂成形物の成形装置及び成形方法を得る。【解決手段】支軸３２Ａ、３２Ｂの間に、ニクロム線で構成された熱線部材４２Ａ、４２Ｂが掛け渡されて固定されている。回転機構３４の駆動により熱線部材４２Ａ、４２Ｂを回転させることができる。熱線部材４２Ａ、４２Ｂを被成形物１４中で回転させることにより、熱線部材４２Ａ、４２Ｂが通過した部分で被成形物１４が溶融され、所望の形状に成形できる。熱線部材４２Ａ、４２Ｂは線状なので成形の自由度が高くなり、また、熱線部材４２Ａ、４２Ｂが接触した部分でのみ被成形物１４が溶融されるので、従来の刃を用いた構成のように削り屑が発生してしまうこともない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の被成形物の溶融温度以上の温度とされた、線状の熱線部材と、
前記被成形物と前記熱線部材を相対移動させて被成形物を熱線部材により溶融させる相対移動機構と、
を有する樹脂成形物の成形装置。
【請求項２】
前記熱線部材に、この熱線部材を部分的に曲げた曲げ部が設けられている請求項１に記載の樹脂成形物の成形装置。
【請求項３】
前記相対移動機構が、前記熱線部材を前記被成形物に接触した状態で回転させる回転機構、を有する請求項２に記載の樹脂成形物の成形装置。
【請求項４】
前記熱線部材が、前記回転機構による回転時に回転中心となる直線部を有し、
前記曲げ部が、前記直線部から連続して半円状または半楕円状に形成されている請求項３に記載の樹脂成形物の成形装置。
【請求項５】
前記熱線部材が複数備えられると共に、前記相対移動機構によるこれら熱線部材の移動領域が部分的に重なるように配置されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の樹脂成形物の成形装置。
【請求項６】
前記熱線部材が、通電されると発熱する電熱線である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の樹脂成形物の成形装置。
【請求項７】
樹脂製の被成形物の溶融温度以上の温度とされた線状の熱線部材を、前記被成形物に対し相対移動させることで溶融させて被成形物を所望の形状とする樹脂成形物の成形方法。
【請求項８】
請求項３に記載の樹脂成形物の成形装置を用いた請求項７に記載の樹脂成形物の成形方法であって、前記回転機構により前記熱線部材を回転させて前記被成形物を溶融させる樹脂成形物の成形方法。
【請求項９】
請求項５に記載の樹脂成形物の成形装置を用いた請求項７に記載の樹脂成形物の成形方法であって、複数の前記移動領域が部分的に重なるように前記相対移動機構により前記熱線部材を前記被成形物に対し相対移動させて前記被成形物を溶融させる樹脂成形物の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形物の成形装置及び樹脂成形物の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望の形状の樹脂成形物を成形するために、たとえば特許文献１には、内面から外面に開口した切り屑排出口と、内面に多数の刃とを有する中空半球体２個より成る軟質フォームのボールカッターが記載されている。このボールカッターを用いて軟質フォームよりボールを製造するには、２個の半球体を手に持ち、軟質フォームを挟み押さえつけながら半球体のそれぞれを異なる方向に手で回転させたり、半球体に回転軸を取り付けてモーターで回転させたりする。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の構成では、軟質フォームを刃によって削っているために多数の削り屑が発生してしまう。これに対し、軟質フォームを直線状の刃で切断して成形することも考えられるが、この方法では球形状や複雑な形状に成形することが難しくなる。
【特許文献１】特公昭６１−１４８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、削り屑が発生せず、所望の形状の樹脂成形物を容易に成形できる樹脂成形物の成形装置及び成形方法を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、樹脂製の被成形物の溶融温度以上の温度とされた、線状の熱線部材と、前記被成形物と前記熱線部材を相対移動させて被成形物を熱線部材により溶融させる相対移動機構と、を有する。
【０００６】
本発明では、線状の熱線部材を有しており、この熱線部材は、樹脂製の被成形物の溶融温度以上の温度とされている。したがって、被成形物に対し熱線部材を接触させた状態で、相対移動機構によりこれらを相対移動させると、熱線部材によって被成形物が部分的に溶融される。すなわち、熱線部材を被成形物に対して適切に相対移動させることで、所望の形状の樹脂成形物を得ることができる。特に、熱線部材は線状に形成されているので、一般的な刃を用いた場合と比較して成形の自由度が高く、所望の形状の樹脂成形物を容易に得られる。しかも、被成形物は熱線部材が接触した部分のみ溶融されるので、削り屑が発生することもない。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記熱線部材に、この熱線部材を部分的に曲げた曲げ部が設けられている。
【０００８】
このように、熱線部材を部分的に曲げて曲げ部を設けることで、このような曲げ部がない構成と比較して、所望の形状の樹脂成形物を成形しやすくなる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記相対移動機構が、前記熱線部材を前記被成形物に接触した状態で回転させる回転機構、を有する。
【００１０】
このように、回転機構により、熱線部材を前記被成形物に接触した状態で回転させることで、外周面が一定の曲率で湾曲した形状の樹脂成形物を容易に成形できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記熱線部材が、前記回転機構による回転時に回転中心となる直線部を有し、前記曲げ部が、前記直線部から連続して半円状または半楕円状に形成されている。
【００１２】
したがって、熱線部材は、回転機構によって回転されたときに、直線部を中心として回転する。そして、半円状または半楕円状に形成された曲げ部が回転することで、球状または回転楕円体状の樹脂成形物を容易に成形できる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記熱線部材が複数備えられると共に、前記相対移動機構によるこれら熱線部材の移動領域が部分的に重なるように配置されている。
【００１４】
熱線部材が複数備えられるので、複数の樹脂成形物を成形することができる。しかも、相対移動機構によるこれら熱線部材の移動領域が部分的に重なっている。したがって、たとえば２つの熱線部材で成形された２つの樹脂成形物は、相互に一方の樹脂成形物が他方の熱線部材によって部分的に切断されることになる。すなわち、２つ（複数）の熱線部材を、このように移動領域を重ならせるだけで、樹脂成形物に所望の形状、たとえば凹部等を形成することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記熱線部材が、通電されると発熱する電熱線である。
【００１６】
すなわち、熱線部材の具体的構成は特に限定されないが、通電されると発熱する電熱線とすることで、被成形物の溶融温度以上の温度を常に維持できるようになる。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、樹脂製の被成形物の溶融温度以上の温度とされた線状の熱線部材を、前記被成形物に対し相対移動させることで溶融させて被成形物を所望の形状とする。
【００１８】
本発明では、線状の熱線部材が、樹脂製の被成形物の溶融温度以上の温度とされており、この熱線部材を被成形物に対し相対移動させる。これにより、熱線部材によって被成形物が部分的に溶融される。すなわち、熱線部材を被成形物に対して適切に相対移動させることで、所望の形状の樹脂成形物を得ることができる。特に、熱線部材は線状なので、一般的な刃を用いた場合と比較して成形の自由度が高く、所望の形状の樹脂成形物を容易に得られる。しかも、被成形物は熱線部材が接触した部分のみ溶融されるので、削り屑が発生することもない。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、請求項３に記載の樹脂成形物の成形装置を用いた請求項７に記載の樹脂成形物の成形方法であって、前記回転機構により前記熱線部材を回転させて前記被成形物を溶融させる。
【００２０】
この樹脂成形物の成形方法では、請求項３に記載の樹脂成形物の成形装置を用いており、回転機構により熱線部材を回転させて被成形物を溶融させる。これにより、外周面が一定の曲率で湾曲した形状の樹脂成形物を容易に成形できる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、請求項５に記載の樹脂成形物の成形装置を用いた請求項７に記載の樹脂成形物の成形方法であって、複数の前記移動領域が部分的に重なるように前記相対移動機構により前記熱線部材を前記被成形物に対し相対移動させて前記被成形物を溶融させる。
【００２２】
この樹脂成形物の成形方法では、請求項５に記載の樹脂成形物の成形装置を用いており、熱線部材が複数備えられるので、複数の樹脂成形物を成形することができる。
【００２３】
また、相対移動機構によるこれら熱線部材の移動領域が部分的に重なっているので、樹脂成形物に所望の凹部を形成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は上記構成としたので、削り屑が発生せず、所望の形状の樹脂成形物を容易に成形できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１には、本発明の一実施形態の樹脂成形物の成形装置（以下、単に「成形装置」という）１２が示されている。成形装置１２は、本実施形態では発泡樹脂（ポリウレタンフォーム）製とされた略直方体状の被成形物１４を成形加工することにより、図２に示す形状の泡立てボール１６を得るために用いられる。この泡立てボール１６は、たとえば洗顔等に用いられるものであり、洗顔パウダーの計量部分として使用可能な凹部１８が形成されている。
【００２６】
この成形装置１２は、略平板状の台座２２を有している。台座２２上には、一対の昇降支持機構２４が設けられている。
【００２７】
昇降支持機構２４のそれぞれは、台座２２上に固定された平行な固定枠２６を有している。固定枠２６のそれぞれには、昇降板２８が配置されている。固定枠２６内には、図示しない昇降機構が設けられており、２つの昇降板２８を、図１に実線で示す上昇位置と、二点鎖線で示す下降位置との間で同期させて移動（昇降）させることができる。
【００２８】
昇降板２８のそれぞれには、２つの軸受円筒３０Ａ、３０Ｂが設けられており、軸受円筒３０Ａ、３０Ｂには、支軸３２Ａ、３２Ｂが回転中心線ＣＬを中心として周方向に回転可能で、且つ軸方向（長手方向）には移動不能に支持されている。
【００２９】
また、昇降板２８には、回転機構３４が取り付けられて本発明に係る相対移動機構が構成されている。回転機構３４からの回転駆動力を受けて、支軸３２Ａ、３２Ｂが同一方向に同一の角速度で回転する。
【００３０】
対向する支軸３２Ａの間及び支軸３２Ｂの間に、ニクロム線で構成された熱線部材４２Ａ、４２Ｂが掛け渡されて固定されている。図３及び図４にも示すように、熱線部材４２Ａ、４２Ｂは、支軸３２Ａ、３２Ｂに保持される直線部４４を有している。直線部４４は、支軸３２Ａ、３２Ｂの回転中心と一致している。直線部４４の間では、熱線部材４２Ａ、４２Ｂは直線部４４から連続して半円状に湾曲されており、本発明に係る曲げ部である湾曲部４６が形成されている。したがって、相対移動機構により支軸３２Ａ、３２Ｂが同一方向に同一の角速度で回転すると、熱線部材４２Ａ、４２Ｂも一体で回転する。
【００３１】
図１に示すように、熱線部材４２Ａ、４２Ｂには、電源４８が接続されており、スイッチ５０の開閉により、熱線部材４２Ａ、４２Ｂへの通電、非通電を切り替えできるようになっている。熱線部材４２Ａ、４２Ｂは、通電されるとポリウレタンフォームの溶融温度以上の温度を維持する。
【００３２】
支軸３２Ａ、３２Ｂが回転すると、図３及び図４に詳細に示すように、湾曲部４６も回転し、湾曲部４６の移動軌跡は球になる。ここで、図５（Ａ）に示すように、熱線部材４２Ａの湾曲部４６の移動領域である球５２Ａと、熱線部材４２Ｂの湾曲部４６の移動領域である球５２Ｂとは、部分的に重なる（オーバーラップする）ように熱線部材４２Ａの相対位置が決められている。なお、図１からも分かるように、湾曲部４６は熱線部材４２Ａ、４２Ｂの軸方向（矢印Ａ方向）に見たときに同位相となる位置に設定されており、回転中に接触しないようになっている。
【００３３】
図１に示すように、台座２２には、湾曲部４６の下方位置に、保持台５４が固定されている。保持台５４の上面からは、四角枠状の保持枠５６が立設されており、保持枠５６の内側には、成形前の被成形物１４（直方体状のポリウレタンフォーム）が保持されるようになっている。保持台５４の高さは、昇降支持機構２４の昇降板２８が上昇しているときには、熱線部材４２Ａ、４２Ｂとの間に、被成形物１４のセット及び取り出しができる程度の隙間が生じ、昇降板２８を下降させると、直線部４４が被成形物１４の高さ方向の中心に位置するように設定されている。なお、保持枠５６の高さは、被成形物１４の高さの半分以下とされている。もちろん、被成形物１４の高さ及び幅は、泡立てボール１６の直径以上とされている。
【００３４】
次に、本実施形態の成形装置１２を用いた樹脂成形物の成形方法、すなわち、成形前の被成形物１４から泡立てボール１６を成形する方法を説明する。
【００３５】
まず、図３（Ａ）に示す（図１にも実線で示す）ように、湾曲部４６が上向きになるように熱線部材４２Ａ、４２Ｂの回転角度を調整しておく。そして、昇降板２８を上昇させた状態としておき、保持台５４上（保持枠５６の内側）に成形前の被成形物１４をセットする。
【００３６】
次に、熱線部材４２Ａ、４２Ｂに通電を開始し、ポリウレタンフォームの溶融温度以上の温度になると、昇降板２８を下降させる。この下降の途中で熱線部材４２Ａ、４２Ｂが被成形物１４に接触して、被成形物１４が部分的に溶融される。図３（Ｂ）に示すように、熱線部材４２Ａ、４２Ｂの直線部４４が被成形物１４の高さ方向の略中央に至ると、昇降板２８の下降を停止する。この段階で、熱線部材４２Ａ、４２Ｂの湾曲部４６のすべてが、被成形物１４の内部（略直方体形状の内側）に位置している。
【００３７】
ついで、回転機構３４を駆動し、熱線部材４２Ａ、４２Ｂを同一方向に同一の角速度で回転させる。図３（Ｃ）に示すように、熱線部材４２Ａ、４２Ｂの湾曲部４６が通過した部分のみ、被成形物１４が溶融されていく。
【００３８】
湾曲部４６が一回転すると、図４（Ａ）に示すように、被成形物１４は、湾曲部４６が通過した部分のみ部分的（球状）に溶融される。ここで、本実施形態では、図５（Ａ）にも示したように、熱線部材４２Ａの湾曲部４６の移動領域である球５２Ａと、熱線部材４２Ｂの湾曲部４６の移動領域である球５２Ｂとは、部分的に重なるように熱線部材４２Ａ、４２Ｂの相対位置が決められている。したがって、一方の球５２Ａに着目すると、その一部分は他方の球５２Ｂとの共通部分とされ、実質的に球５２Ａの外側から内側に向かって部分的にくりぬかれて、凹部１８が形成されていることになる。他方の球５２Ｂに関しても同様に、外側から内側に向かって部分的にくりぬかれて、凹部１８が形成されていることになる。
【００３９】
湾曲部４６が一回転した状態で回転機構３４の駆動を停止して、熱線部材４２Ａ、４２Ｂの回転を止める。そして、図４（Ｂ）に示すように、昇降板２８を上昇させて熱線部材４２Ａ、４２Ｂを被成形物１４から上方に移動させる。この段階では、被成形物１４の内部に、泡立てボール１６（図２参照）が既に２つ同時に成形されている。したがって、被成形物１４を保持台５４（保持枠５６）から取り外し、たとえば図４（Ｃ）に示すように被成形物１４の全体を湾曲させる等により、成形された泡立てボール１６を取り出すことができる。２本の熱線部材４２Ａ、４２Ｂによって、２つの泡立てボール１６を同時に成形できるので、１本の熱線部材のみを備えた構成と比較して、効率的に成形できる。もちろん、このように効率的に成形する観点からは、３本以上の熱線部材を備える構成としてもよい。
【００４０】
以上の説明から分かるように、本実施形態では、被成形物である被成形物１４の溶融温度以上の温度とされた熱線部材４２Ａ、４２Ｂを用い、この熱線部材４２Ａ、４２Ｂを被成形物１４に対し相対移動させることで、被成形物１４を部分的に溶融させて、所望の形状の樹脂成形物（本実施形態では泡立てボール１６）を成形するようにしている。熱線部材４２Ａ、４２Ｂは線状に形成されているので、従来のように刃を用いて成形する構成と比較して、成形の自由度が高くなり、所望の樹脂成形物を容易に得ることが可能である。しかも、熱線部材４２Ａ、４２Ｂが接触した部分でのみ被成形物１４が溶融されるので、従来の刃を用いた構成のように削り屑が発生してしまう、という不都合も生じない。
【００４１】
なお、上記では、図５（Ａ）に示したように、熱線部材４２Ａの湾曲部４６の移動領域である球５２Ａと、熱線部材４２Ｂの湾曲部４６の移動領域である球５２Ｂとを部分的に重なるようにしているが、たとえば図５（Ｂ）に示すように、これらの球５２Ａ、５２Ｂが重なり合わないようになっていてもよい。ただし、図５（Ｂ）の構成では、図２に示すような凹部１８を有する泡立てボール１６を得るために、再度の成形加工が必要となってしまう。これに対し、図５（Ａ）に示す構成では、熱線部材４２Ａ、４２Ｂの回転だけで凹部１８を有する泡立てボール１６が得られる。
【００４２】
また、上記では、本発明に係る熱線部材の形状として、直線部４４と、半円状の湾曲部４６（曲げ部）が形成されたものを挙げたが、熱線部材の形状はこれに限定されない。要するに、最終的に得ようとする樹脂成形品の形状に合わせて、そのような形状を得ることが可能となるように、熱線部材の形状を決めればよい。
【００４３】
たとえば、図６（Ａ）に示すように、半楕円状の湾曲部６４が形成された熱線部材６２でもよい。この熱線部材６２を回転中心線ＣＬを中心として回転させると、図６（Ｂ）に示すように、回転楕円体形状の樹脂成形物６６を成形できる。
【００４４】
また、本発明に係る曲げ部としても、湾曲している必要はなく、たとえば、２本の直線部分によって、全体として部分的に曲げられた形状を有する曲げ部でもよい。この例としては、図７（Ａ）に示すように、略三角形状の曲げ部７４が形成された熱線部材７２が挙げられる。この熱線部材７２を回転中心線ＣＬを中心として回転させると、図７（Ｂ）に示すように円錐形状の樹脂成形物７６を成形できる。さらに図８（Ａ）に示すように、略四角形状の曲げ部８４が形成された熱線部材８２としてもよい。この熱線部材８２を回転中心線ＣＬを中心として回転させると、図８（Ｂ）に示すように円柱形状の樹脂成形物８６を成形できる。いずれの構成であっても、回転中心線ＣＬを中心として熱線部材を回転させているので、回転中心線ＣＬと直交する断面を見たときに一定の曲率で湾曲した外周を有する樹脂成形物を容易に得ることができる。また、いずれの構成においても、熱線部材の移動領域を部分的に重ならせることで、得られた樹脂成形物に凹部を形成することが可能である。
【００４５】
熱線部材を複数備える構成では、それぞれの熱線部材の形状や移動領域が異なっていてもよい。
【００４６】
また、上記では、本発明に係る相対移動機構として、熱線部材を回転させる構成のものを挙げたが、相対移動としてはこのような回転に限定されない。たとえば、昇降板２８を図１に示す矢印Ｂ方向（奥行き方向）にも移動できるようにすれば、熱線部材も、上下方向への移動と、奥行き方向への移動の双方向の移動が可能になる。このように、２方向の移動を組み合わせと共に、所定形状の熱線部材を用いることで、たとえば図９に示すような、略直方体形状の樹脂成形物９６や、この樹脂成形物９６を部分的にくりぬいて得られる半円柱状の樹脂成形物９８を成形することも可能となる。さらに、矢印Ａ方向（幅方向）の移動を組み合わせてもよいし、成形途中で熱線部材を昇降させてもよい。
【００４７】
加えて、保持台５４を昇降、あるいや矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向の任意の方向（これらの方向の組み合わせも含む）に移動させて、熱線部材と相対移動させる構成でもよい。
【００４８】
さらに、上記では、本発明の熱線部材として、ニクロム線で構成されたもの、すなわち、通電により発熱する構成のものを挙げたが、熱線部材は、要するに被成形物を成形するときに溶融温度以上の温度となっていればよい。したがって、熱線部材を、たとえば通電されない単なる線状の金属部材とし、この金属部材を被成形物の溶融温度以上に加熱して（溶融温度以上の温度を維持している時間内で）被成形物に接触させて溶融させてもよい。ただし、この構成では、熱線部材を加熱するための構成がさらに必要になり、また、熱線部材の温度が低下すると被成形物を溶融させることができなくなる。本実施形態のように、通電によって発熱する電熱線を用いて熱線部材を構成すると、加熱のための構成が不要となり、しかも、通電中は熱線部材の温度が不用意に低下してしまうことはなく被成形物の溶融温度以上の温度を維持できるので好ましい。
【００４９】
本発明に係る被成形物としても、上記したポリウレタンフォーム製のものに限定されない。すなわち、樹脂成形物として求められる物性等に応じて、好ましい樹脂材料を選択すればよい。そして、選択した樹脂材料の溶融温度を考慮して、この溶融温度以上の温度となる熱線部材を用いて成形すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る樹脂成形物の成形装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る樹脂成形物の成形装置によって得られる樹脂成形物の一例である泡立てボールを示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る樹脂成形物の成形装置を用いて泡立てボールを成形する工程を（Ａ）〜（Ｃ）へと順に示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る樹脂成形物の成形装置を用いて泡立てボールを成形する工程を（Ａ）〜（Ｃ）へと順に示す説明図である。
【図５】被成形物に２つの球体を成形した状態を示す説明図であり、（Ａ）は２つの球体が部分的に重なっている例、（Ｂ）は重なっていない例である。
【図６】（Ａ）本発明において適用可能な熱線部材の形状を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す熱線部材によって成形される樹脂成形物の例を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）本発明において適用可能な熱線部材の形状を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す熱線部材によって成形される樹脂成形物の例を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）本発明において適用可能な熱線部材の形状を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す熱線部材によって成形される樹脂成形物の例を示す斜視図である。
【図９】本発明によって成形される樹脂成形物のさらに別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１２  成形装置
１４  被成形物
１６  泡立てボール
１８  凹部
２２  台座
２４  昇降支持機構
２６  固定枠
２８  昇降板
３０Ａ、３０Ｂ    軸受円筒
３２Ａ、３２Ｂ    支軸
３４  回転機構
４２Ａ      熱線部材
４２Ｂ      熱線部材
４４  直線部
４６  湾曲部（曲げ部）
４８  電源
５０  スイッチ
５２Ａ      球
５２Ｂ      球
５４  保持台
５６  保持枠
６２  熱線部材
６４  湾曲部
６６  樹脂成形物
７２  熱線部材
７４  曲げ部
７６  樹脂成形物
８２  熱線部材
８４  曲げ部
８６  樹脂成形物
９６  樹脂成形物
９８  樹脂成形物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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